Equilíbrio Químico e Constantes

Prévia do material em texto

QUÍMICA – 2° ANO – EM
SD8 – EQUILÍBRIO QUÍMICO
Colégio Militar de Belo Horizonte
(CMBH)
Professor: Alberto Valadares Neto
A constante de equilíbrio
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Os pratos da balança 
estão "desequilibrados"
Os pratos da balança 
estão equilibrados
No equilíbrio estático os objetos não se movem, porque a somatória das forças é igual a zero.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
No equilíbrio dinâmico os objetos, ou substâncias, estão em constante movimento, e o equilíbrio 
acontece quando as velocidades de movimentação nos sentidos opostos são iguais.
Nesta ilustração, os carros estão em movimento, mas, a quantidade total de carros dentro 
do estacionamento se mantém a mesma com o passar do tempo.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
O equilíbrio químico só acontece nas reações reversíveis. Reação reversível é aquela 
em que os reagentes se transformam em produtos e os produtos também se 
transformam em reagentes.
H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g)
Exemplo
reação direta H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g)
reação inversa 2 HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g)
No início da reação (t=0) as concentrações dos reagentes são máximas, logo, 
a velocidade da reação direta é máxima e, como não há produto, a velocidade 
da reação inversa é nula. 
Ao longo da reação as concentrações dos reagentes diminuem, bem como a 
velocidade da reação direta e as concentrações de produtos aumentam, bem 
como a velocidade da reação inversa. 
Chega um momento em que as concentrações de reagentes e produtos não 
se alteram mais. Isso significa que os reagentes estão se transformando em 
produtos na mesma velocidade que o contrário. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Quando o estado de equilíbrio químico é alcançado?
Quando as velocidades das reações químicas direta e inversa, são iguais, o sistema está em 
equilíbrio.
Velocidade da reação
Tempo
reação direta
reação inversa
equilíbrio alcançado
EQUILÍBRIO QUÍMICO
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 
Tempo
Concentração (mol L-1)
[N2]
[H2]
[NH3]
equilíbrio
alcançado
Reação inversa com maior extensão
Concentração (mol L-1)
equilíbrio
alcançado
Tempo
[N2]
[H2]
[NH3]
Reação direta com maior extensão
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 
No equilíbrio, as concentrações de todas as substâncias permanecem inalteradas, mas, 
raramente iguais entre si.
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
A constante de equilíbrio mensura a extensão com a qual as reações direta e inversa avançam.
a A + b B ⇄ c C + d D 
A expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações mol L-1 (Kc) para 
qualquer reação química reversível é:
Kc = 
[produtos]m
[reagentes]n
ou seja Kc = 
[C]c . [D]d
[A]a . [B]b
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
A constante de equilíbrio em termos de pressão parcial é análoga à constante em termos de 
concentração (Kc).
a A + b B ⇄ c C + d D 
A expressão da constante de equilíbrio em função das pressões parciais (Kp) para qualquer reação 
química reversível é:
Kp = 
(pprodutos)m
(preagentes)n
ou seja Kp = 
(pC)c . (pD)d
(pA)a . (pB)b
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Exemplo
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)
Kc = 
[produtos]m
[reagentes]n [N2] . [H2]
3
Kc = 
[NH3]
2
Kp = 
(pprodutos)m
(preagentes)n (pN2) . (pH2)
3
Kp = 
(pNH3)
2
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Observação: na expressão de Kc, entram apenas as substâncias nos estados gasoso (g) e 
aquoso (aq). Na expressão do Kp entram apenas as substâncias no estado gasoso (g).
Exemplos
Cr2O7
2- (aq) + H2O (ℓ) ⇄ 2CrO4
2- (aq) + 2H+ (aq)
Kc = 
[CrO4
2-]2 . [H+]2
[CrO7
2-]
CO2 (g) + Ca(OH)2 (aq) ⇄ CaCO3 (s) + H2O (ℓ)
[CO2] . [Ca(OH)2]
Kc = 
1
Kp = não se aplica 
(pCO2)
Kp = 
1
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Existe uma relação entre o valor de Kc (ou Kp) e a extensão das reações direta e inversa.
Se Kc > 1
reação direta com 
maior extensão
Kc = 
[produtos]m
[reagentes]n
Kc
[P]
[R]
Se Kc 1, logo, tende a 
formar mais produtos 
que reagentes.
Estado de equilíbrio
VAMOS PRATICAR!
O gráfico que representa corretamente uma reação que alcançou o estado de equilíbrio químico é
(A) (B)
(C) (D)X
VAMOS PRATICAR!
Em relação a um sistema que alcançou o estado de equilíbrio químico, é correto 
afirmar que
(A) As concentrações de todas as substâncias em equilíbrio se mantém constantes.
(B) Estão acontecendo reações químicas irreversíveis.
(C) As reações direta e inversa param de acontecer.
(D) A velocidade das reações direta e inversa são diferentes.
X
VAMOS PRATICAR!
A afirmativa correta a respeito do gráfico é
(A) As substâncias A e C são reagentes da reação inversa.
(B) As substâncias C e D são produtos da reação inversa.
(C) As substâncias B e D são produtos da reação direta.
(D) As substâncias A e B são reagentes da reação direta.
X
VAMOS PRATICAR!
Qual dos gráficos abaixo representa corretamente o desenvolvimento da seguinte 
equação química A (g) + 3B (g) ⇄ 2C (g)
(A) (B)
(C) (D)X
VAMOS PRATICAR!
(UFPR-PR) Os gases hidrazina (N2H4) e dióxido de 
nitrogênio reagem produzindo vapor d’água e gás 
dinitrogênio (nitrogênio molecular). O processo da 
reação de um mol de hidrazina e um mol de dióxido 
de nitrogênio em um recipiente fechado, à 
temperatura ambiente, pode ser representado pelo 
gráfico abaixo. 
a) Escreva a equação química balanceada para a reação 
entre a hidrazina e o dióxido de nitrogênio.
b) Qual das curvas do gráfico representa as variações da 
concentração do vapor d’água no tempo? Justifique.
c) Qual a coordenada de tempo em que o sistema gasoso 
atinge o estado de equilíbrio? Justifique.
N2H4(g) + NO2(g) ⇌ 2 H2O(v) + 3/2 N2(g)
H2O é o produto y porque apresenta maior quantidade formada. 
t6: as concentrações ficam constantes.
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Exemplo: Colocou-se em um recipiente fechado, de capacidade igual a 5 litros, uma quantidade 
de matéria igual a 2 mol de gás nitrogênio, N2(g), e 4 mol de gás hidrogênio, H2(g). Após certo 
tempo, verificou-se que a reação havia entrado em equilíbrio e que havia se formado 1,5 mol de 
gás amônia, NH3(g). Qual o valor da constante de equilíbrio Kc?
Quantidades envolvidas
I. Quantidade de matéria 
no início
II. Quantidade de 
matéria que reage e que 
é produzida
III. Quantidade de 
matéria que permanece 
no equilíbrio
IV. Concentração em 
quantidade de matéria 
no equilíbrio
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
2 mols 4 mols zero
1,5 mol
1,5 – 0 = 1,5 mol2,25 mol0,75 mol
2 - 0,75 = 1,25 mol 4 - 2,25 = 1,75 mol
1,50
5
 = 0,30 mol/L
1,25
5
 = 0,25 mol/L
1,75
5
 = 0,35 mol/L
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
O cálculo da constante Kc é feito com os valores de concentração das substâncias no equilíbrio, 
ou seja, na linha IV da tabela.
[N2] . [H2]
3
Kc = 
[NH3]
2
(0,25) . (0,35)3
Kc = 
(0,3)2
0,25 . 0,04
Kc = 
0,09
0,01
Kc = 
0,09
Kc = 9
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Exemplo: Em um recipiente fechado de capacidade igual a 2 litros, colocam-se 2 mol de gás 
hidrogênio (H2), 3 mol de gás iodo (I2) e 4 mol de iodeto de hidrogênio (HI). Quando a reação 
entra em equilíbrio verifica-se a presença de 1,5 mol de gás hidrogênio (H2) no recipiente. 
Calcular a constante de equilíbrio Kc.
Quantidades envolvidas
I. Quantidade de matéria 
no início
II. Quantidade de 
matéria que reage e que 
é produzida
III. Quantidade de 
matéria que permanece 
no equilíbrio
IV. Concentração em 
quantidade de matéria 
no equilíbrio
2 mols 3 mols 4 mols
4 + 1 = 5 mol
1 mol0,5 mol2 – 1,5 = 0,5 mol
1,5 mol 3 –0,5 = 2,5 mol
5
2
 = 2,5 mol/L
1,5
2
 = 0,75 mol/L
2,5
2
 = 1,25 mol/L
H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g)
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
O cálculo da constante Kc é feito com os valores de concentração das substâncias no 
equilíbrio, ou seja, na linha IV da tabela.
[H2] . [I2]
Kc = 
[HI]2
(0,75) . (1,25)
Kc = 
(2,5)2
0,9375
Kc = 
6,25
Kc = 6,66...
VAMOS PRATICAR!
O pentacloreto de fósforo é um reagente muito importante em Química orgânica. Ele é 
preparado em fase gasosa por meio da reação:
PCℓ3(g) + Cℓ2(g) ⇄ PCℓ5(g)
Um frasco de 3,00 L de capacidade contém em equilíbrio, a 200 °C: 0,120 mol de PCℓ5(g), 0,600 
mol de PCℓ3(g) e 0,0120 mol de Cℓ2(g). Qual o valor da constante de equilíbrio a essa 
temperatura?
[PCℓ3] . [Cℓ2]
Kc = 
[PCℓ5]
( 
0,6
3
 ) . ( 
0,012
3
 )
Kc = 
( 
0,12
3
 )
0,0008
Kc = 
0,04
Kc = 50
0,2 . 0,004
Kc = 
0,04
VAMOS PRATICAR!
Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:
2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g)
Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre, SO2(g), e 5 mols de 
oxigênio, O2(g). Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de 
trióxido de enxofre, SO3(g), medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é:
VAMOS PRATICAR!
Quantidades envolvidas
I. Quantidade de matéria 
no início
II. Quantidade de 
matéria que reage e que 
é produzida
III. Quantidade de 
matéria que permanece 
no equilíbrio
IV. Concentração em 
quantidade de matéria 
no equilíbrio
2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g)
6 mols 5 mols zero
4 = 0 + 4 mol
4 mols2 mols4 mols
6 – 4 = 2 mols 5 – 2 = 3 mols
4
1
 = 4 mol/L
2
1
 = 2 mol/L
3
1
 = 3 mol/L
[SO2]
2 . [O2]
Kc = 
[SO3]
2
(2)2 . (3)
Kc = 
(4)2
4 . 3
Kc = 
16
Kc = 1,33...
	Slide 1: QUÍMICA – 2° ANO – EM
	Slide 2: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 3: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 4: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 5: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 6: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 7: EQUILÍBRIO QUÍMICO
	Slide 8: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 9: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 10: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 11: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 12: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 13: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 14: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 15: VAMOS PRATICAR!
	Slide 16: VAMOS PRATICAR!
	Slide 17: VAMOS PRATICAR!
	Slide 18: VAMOS PRATICAR!
	Slide 19: VAMOS PRATICAR!
	Slide 20: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 21: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 22: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 23: CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
	Slide 24: VAMOS PRATICAR!
	Slide 25: VAMOS PRATICAR!
	Slide 26: VAMOS PRATICAR!
	Slide 27